海洋颜色系统得到更新可以进行更精确和准确的测量

我们通常认为海洋的颜色是蓝色，但在某些地方，它看起来是蓝绿色。那是因为这些地区到处都是被称为浮游植物的单细胞植物，它们含有叶绿素并在阳光下反射绿色。浮游植物虽然很小，但它们吸收的二氧化碳总量几乎与地球上所有树木和陆生植物一样多。它们对我们的气候产生巨大影响，科学家通过使用卫星和海基传感器测量海洋的颜色来研究这种影响。

为了确保卫星测量的准确性，美国和许多其他国家/地区的研究人员依赖一种称为海洋光学浮标(MOBY)的海洋颜色传感器。现在，美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、莫斯兰丁海洋实验室(MLML)、迈阿密大学和美国国家标准与技术研究院(NIST)已合作升级传感器，称为MOBY-Refresh，这将使太阳光的颜色或波长的测量更加精确和准确。

“MOBY测量在太平洋的一个位置从水中散射出一定波长范围内的光的数量。海洋颜色卫星传感器观察海洋，包括MOBY站点。然后将MOBY数据传送到卫星团队使用这些数据来调整卫星传感器的校准，从而提高全球数据产品的准确性，例如叶绿素浓度，”NIST研究员CarolJohnson解释道。

MOBY由两个主要浮标组成：测量和记录光的光学浮标，以及将光学浮标固定到位的系泊浮标。

光学浮标有一个延伸到水下的中央桅杆。桅杆有三个杆状臂，每个臂都有收集光的光纤。光纤收集器可检测1米(3.3英尺)、5米(16.4英尺)和9米(29.4英尺)深度的光线。在中央桅杆的底部是光谱仪，它测量三个深度中每个深度处的光与波长的函数关系。

MOBY的光学浮标示意图，它包含一个延伸到水下的中央桅杆，并具有三个杆状臂，可以收集不同深度的光。桅杆的底部是光谱仪，它测量来自每个深度的光作为波长的函数。图片来源：莫斯兰丁海洋实验室，海洋光学浮标项目

MOBY位于夏威夷拉奈岛海岸20公里(12英里)处，因为该位置为海洋颜色卫星传感器的校准提供了最佳的大气和水条件。那里的海水清澈且叶绿素含量低，因此代表了世界其他海洋。大气也很清澈，云层很少，这确保了全球范围内测量的实用性。

“光学浮标的生命周期约为四个月，有两个完整的系统。水中的一个在部署新系统的同一次航行中回收，”约翰逊说。“水中的那个获取数据，回收的那个被翻新以用于下一次操作，”她说。MOBY自1997年开始运行，目前正在进行第74次光学浮标部署。

在Refresh项目中，MOBY正在升级新的光学系统、支撑结构和控制系统。目标是更换老化的硬件并减少测量中的不确定性。第二个系泊浮标于2021年1月部署，第一个升级后的光学浮标于2022年2月下旬在那里部署。数据分析正在进行中，但与目前在海洋中的MOBYBuoy276的初步比较非常令人鼓舞，约翰逊说。

对于光学系统，升级包括一个改进的光谱仪，可以同时测量所有三个深度的阳光，从而减少环境的不确定性来源，包括浮标倾斜和臂深度的波动以及海浪聚焦时的光波动。光学浮标现在由碳纤维制成，而以前由玻璃纤维和金属制成，使结构更加坚固并延长了其在海上的使用寿命。

与MOBY-Refresh并行，该团队正在开发名为MarONet的类似仪器，即将由美国宇航局即将执行的名为PACE(浮游生物、气溶胶、云、海洋生态系统)的卫星任务使用。光学系统的仪器设计将与Refresh相同，但具有更便携的浮标。

在MarONet项目中，光学系统可以拆卸并带到中央位置进行校准和表征。校准描述了仪器输出如何依赖于输入，表征描述了这种关系如何随着所有可能的影响因素(例如环境温度)而变化。MarONet浮标的部署地点将在西澳大利亚海岸附近，浮标校准和维护的中心位置将在夏威夷，那里是MOBY的主要枢纽所在。NIST在此过程中的作用是检查光学系统在运输过程中是否发生任何变化。在珀斯科廷大学的联合研究员DavidAntoine的指导下，澳大利亚的场地规划已经开始。2023年，光学和系泊浮标设备将运往澳大利亚。